近日，中國科學院上海光學精密機械研究所（以下簡稱“上海光機所”）與上海理工大學等合作，在國際上首次實現一張光盤達1.6Pb的超分辨三維數據存儲，是普通藍光光盤容量的1萬倍。這對于我國在信息存儲領域突破關鍵核心技術、實現數字經濟的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。2月22日凌晨，相關研究成果發(fā)表在國際學術期刊《自然》上。
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光存儲具有綠色節(jié)能、長期保存的特性，特別適合存儲訪問頻率低的冷數據，但光學衍射極限是該技術一直難以突破的瓶頸。衍射極限導致光盤上的信息點之間的距離（道間距）無法進一步縮小，從而使得單盤容量難以突破500GB。在2021年國際學術期刊《科學》發(fā)布的全世界最前沿的125個科學問題中，衍射極限被列為物理學首要難題。
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“這件事實在是太難了!很多課題組都不愿意碰。也正是因為太難，早期有家合作的公司也撤資了，研究差點難以為繼?！闭撐耐ㄓ嵶髡咧弧⑸虾９鈾C所研究員阮昊表示，幸虧這一前瞻性研究在論文的另一位通訊作者，中國工程院外籍院士、上海理工大學光子芯片研究院院長顧敏的大力推動下，得到了上海市科委和國家重點研發(fā)計劃等的支持。
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論文第一作者之一、上海光機所博士后趙苗坦言，當連續(xù)做了三四年都沒有什么眉目時，他曾氣餒過，所幸導師阮昊一直鼓勵，此外還得到了上海理工大學教授文靜（論文并列第一作者及通訊作者之一）、中國科學院化學研究所研究員鐘羽武、華中科技大學教授甘棕松等多位老師的傾囊相授，也親身體驗到各個科研團隊之間毫無保留的合作與共享。
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上海光機所既研究光讀寫技術，也研究存儲材料，這在國內比較少見，是我國最重要的信息存儲材料與技術研究基地之一。研究團隊利用國際首創(chuàng)的雙光束調控聚集誘導發(fā)光超分辨光存儲技術，找到了一種發(fā)光存儲新材料，從而在信息寫入和讀出上均突破了衍射極限的限制。
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七年磨一劍。如今，研究團隊實現了信息點尺寸為54納米、道間距為70納米的超分辨數據存儲，并完成了多達100層的刻寫記錄，單個光盤等效容量約1.6Pb。經老化加速測試，光盤介質壽命大于40年，加速重復讀取后熒光對比度仍高達20.5：1。
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這樣的“超級光盤”長什么樣？僅僅20克，看上去透明輕薄。這是國際上首次實現Pb量級的超大容量光存儲，研究成果得到了論文審稿人的高度評價：“與現有其他技術相比，該技術在性能方面提供了最高的光存儲面密度”“研究成果可能會帶來數據中心檔案數據存儲的突破，解決大容量和節(jié)能的存儲技術難題”。
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一張實現了超分辨三維數據存儲的光盤，相當于一萬張普通藍光光盤，這意味著成本可以大大降低；即使刻寫了100層，信號也幾乎沒有衰減，原始誤碼率僅為0.33%，這意味著具有實用化的潛力；未來加保護層后，如今預計超過40年的光盤介質，壽命還將延長。盡管光盤存儲市場沉寂多年，但此次被論文審稿人譽為“突破性創(chuàng)新”的研究進展，是否也能復制赫爾的商業(yè)傳奇？
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據悉，上海光機所已經申請了技術專利，研究團隊正在考慮推進產業(yè)化，對于科技或風投公司的合作都表示歡迎。
